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作者簡介
目次
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本書系統而全面地闡述了作者提出的車輛－軌道耦合動力學理論及其在現代鐵路工程中的應用實踐。全書共十九章，分上、下兩篇。上篇（前十章）完整論述了車輛－軌道耦合動力學的理論體系，包括學術思想、理論模型、求解方法、仿真方法、試驗方法及評價方法等；下篇（後九章）介紹車輛－軌道耦合動力學理論的工程應用，以機車車輛與線路動態性能匹配設計為主線，重點圍繞機車車輛與軌道結構動態相互作用安全問題，緊密結合中國鐵路發展實際，全面闡述該理論在現代高速鐵路、重載鐵路、提速鐵路及城市地鐵工程中的應用概況，並選取一系列典型工程應用實例予以介紹。本書不僅理論學術水準高，而且工程實用性強，適合於機車車輛和鐵路軌道專業的科研、設計人員及工程技術人員閱讀參考，並可兼作高等院校車輛工程、鐵道工程、載運工具運用工程等專業相關
作者簡介
翟婉明，中國科學院院士。西南交通大學首席教授，博士生導師。1963年出生，1985年畢業于西南交通大學，1992年獲工學博士學位。1994年被授予國家有突出貢獻的中青年專家稱號，1995年獲國家傑出青年科學基金，1999年受聘為教育部“長江學者”特聘教授。兼任國際車輛系統動力學協會(IAVSD)學術委員、國務院學位委員會學科評議組成員、中國力學學會副理事長、成都市科協主席．國際期刊International Journal of Rail Transportation(英國)主編。
翟婉明院士長期從事鐵路大系統動力學理論與應用研究及教學工作，主持和參加了六十余項國家及省部級科研項目，發表學術論文百餘篇，出版專著兩部，其中一部(該書第一版)獲得第十一屆中國圖書獎。論著被國內外同行廣泛引用，其中車輛一軌道統一模型在國際上被稱為“翟一孫模型”或“翟模型”，快速顯式數值積分方法在國際上被稱為“翟方法”。主持完成的機車車輛一軌道耦合動力學理論與應用研究成果曾獲國家科技進步一等獎，並入選2005年度“中國高校十大科技進展”：主持完成的列車-軌道-橋樑動力相互作用理論及應用研究成果獲得國家科技進步二等獎。個人曾獲得第六屆中國青年科學家獎、何梁何利科學與技術創新獎、長江學者成就獎一等獎，以及全國五一勞動獎章。
翟婉明院士長期從事鐵路大系統動力學理論與應用研究及教學工作，主持和參加了六十余項國家及省部級科研項目，發表學術論文百餘篇，出版專著兩部，其中一部(該書第一版)獲得第十一屆中國圖書獎。論著被國內外同行廣泛引用，其中車輛一軌道統一模型在國際上被稱為“翟一孫模型”或“翟模型”，快速顯式數值積分方法在國際上被稱為“翟方法”。主持完成的機車車輛一軌道耦合動力學理論與應用研究成果曾獲國家科技進步一等獎，並入選2005年度“中國高校十大科技進展”：主持完成的列車-軌道-橋樑動力相互作用理論及應用研究成果獲得國家科技進步二等獎。個人曾獲得第六屆中國青年科學家獎、何梁何利科學與技術創新獎、長江學者成就獎一等獎，以及全國五一勞動獎章。
目次
第一版序
前言
第十一章 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計原理和準則
11.1 機車車輛與線路動態性能匹配設計理念
11.2 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計原理
11.3 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計方法
11.3.1 基於最佳匹配設計原理的機車車輛動態設計方法
11.3.2 基於最佳匹配設計原理的線路動態設計方法
11.4 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計準則
11.4.1 機車車輛的低動力作用設計準則
11.4.2 軌道結構的低動力作用設計準則
參考文獻
第十二章 列車提速對線路的動力影響及其對策
12.1 我國既有鐵路列車提速概況及其意義
12.2 既有鐵路列車提速給線路帶來的動力問題
12.3 提速線路道岔處輪軌衝擊作用問題及其對策
12.4 提速線路鋼軌焊接區不平順的動力效應及其控制
12.5 提速線路路橋連接段的動力問題及其對策
12.6 提速列車車輪擦傷對線路的動力影響及其對策
12.7 200～250km/h提速線路軌道幾何不平順的安全控制研究
參考文獻
第十三章 高速鐵路車輛與軌道的動態相互作用
13.1 高速鐵路及其在中國的發展
13.1.1 世界高速鐵路及其發展
13.1.2 中國高速鐵路的發展
13.2 高速鐵路車輛與軌道垂向動態相互作用特徵
13.2.1 高速鐵路輪軌衝擊振動響應特徵
13.2.2 高速行車條件下偏心輪的動態效應
13.2.3 高速列車車輪不圓引起的輪軌動力作用及其控制
13.2.4 高速鐵路鋼軌波浪形磨耗引起的輪軌動力作用特徵
13.3 高速鐵路車輛與軌道橫向動態相互作用特徵
13.3.1 列車運行速度對輪軌橫向動態作用性能的影響
13.3.2 曲線參數對高速列車與軌道橫向動態相互作用性能的影響
13.4 高速鐵道車輛簧下質量的動力學效應及控制
13.5 高速列車與軌道過渡段的動態作用問題及技術對策
13.5.1 高速鐵路軌道過渡段常用技術方法
13.5.2 高速鐵路軌道過渡段結構設計方案
13.5.3 高速鐵路軌道過渡段長度的理論設計
13.5.4 高速鐵路軌道過渡段折角的控制標準
13.6 高速行車條件下軌道幾何不平順的敏感波長問題
13.6.1 分析方法與分析對象
13.6.2 高速鐵路軌道幾何不平順波長對行車動力性能的影響規律
13.6.3 高速鐵路軌道幾何不平順的敏感波長分析
參考文獻
第十四章 重載鐵路車輛與軌道的動態相互作用
14.1 關於我國重載鐵路運輸及貨車大型化問題
14.2 大型重載貨車對線路的動力影響
14.3 減輕大型重載貨車對線路動力作用的基本途徑
14.3.1 減輕大型重載貨車對線路動力作用的兩種途徑
14.3.2 英國低動力作用重載貨車LTF的成功經驗
14.4 我國新型重載貨車設計及其輪軌動力性能評價
14.4.1 SWJ轉向架方案及輪軌動力作用性能預測與評價
14.4.2 我國25t軸重低動力作用貨車轉向架的研製
14.4.3 我國30t軸重貨車輪軌動力作用分析
14.5 重載鐵路曲線鋼軌側磨問題及其對策
14.5.1 重載鐵路曲線段鋼軌的磨耗問題
14.5.2 基於輪軌動態相互作用的曲線段鋼軌非對稱打磨型面設計原理
14.5.3 鋼軌非對稱打磨型面設計原理的數值實現
14.5.4 工程實踐及其效果
參考文獻
第十五章 山區鐵路小半徑曲線輪軌動態相互作用
15.1 我國山區鐵路小半徑曲線軌道動力問題
15.2 山區鐵路小半徑曲線輪軌相互作用特徵
15.2.1 靜態輪軌接觸幾何特徵
15.2.2 輪軌動態相互作用特徵
15.3 山區鐵路小半徑曲線安全改造對策及實踐效果
15.3.1 強化前後輪軌動力性能的理論分析
15.3.2 強化前、後輪軌動力性能的現場試驗分析
15.3.3 工程應用實踐效果
參考文獻
第十六章 地鐵線路輪軌動態相互作用
16.1 地鐵線路的特點及其動力學問題
16.1.1 地鐵軌道結構的特點
16.1.2 地鐵線路的動力學問題
16.2 地鐵線路鋼彈簧浮置板軌道的動力特性及減振適用性分析
16.2.1 鋼彈簧浮置板軌道的自振特性
16.2.2 浮置板下鋼彈簧支點力的特性
16.2.3 鋼彈簧浮置板軌道的適用性分析
16.3 地鐵線路鋼軌焊接接頭區的輪軌動力問題及其對策
16.3.1 地鐵線路鋼軌焊接接頭不平順實測結果及分析
16.3.2 地鐵線路鋼軌焊接接頭不平順引起的輪軌動力響應特徵
16.3.3 地鐵鋼軌焊接不平順參數對輪軌動力響應的影響
16.3.4 軌道彈性對焊接區輪軌動力作用的影響
16.4 地鐵線路極小半徑曲線的行車安全分析評估
16.4.1 極小半徑曲線地鐵行車安全性分析評估
16.4.2 小半徑複曲線地鐵行車安全性研究
參考文獻
第十七章 車輛-軌道耦合動力學在行車安全研究中的應用
17.1 車輛-軌道耦合動力學在線路不平順安全限值研究中的應用
17.1.1 軌道幾何不平順安全限值的理論分析方法
17.1.2 軌道方向不平順安全限值分析
17.1.3 軌距不平順安全限值分析
17.1.4 軌道高低不平順安全限值分析
17.1.5 軌道水平不平順安全限值分析
17.1.6 軌道三角坑不平順安全限值分析
17.1.7 軌道複合不平順安全限值分析
17.2 車輛-軌道耦合動力學在列車通過道岔安全性評估中的應用
17.2.1 機車車輛側向通過12號提速道岔時運行安全性分析
17.2.2 行車速度對機車車輛側向通過道岔安全性的影響
17.2.3 評估結論
17.3 車輛-軌道耦合動力學在脫軌評判研究中的應用
17.3.1 現行脫軌評判標準及其缺陷
17.3.2 根據車輪抬升量判定車輛脫軌的原理
17.3.3 單輪對脫軌仿真研究
17.3.4 整車脫軌仿真研究
17.3.5 評判車輛脫軌的新準則
17.4 車輛-軌道耦合動力學在重載列車脫軌研究中的應用
17.4.1 車鉤縱向壓力作用下車體的受力分析及振動方程
17.4.2 車鉤大自由擺角狀態下的輪軌動態相互作用性能分析
17.4.3 車鉤自由擺角對重載機車運行安全性的影響及其安全設計
參考文獻
第十八章 車輛-軌道耦合動力學在機車車輛設計中的應用
18.1 提速客運機車SS7E動力性能改進設計
18.1.1 工程背景
18.1.2 SS7E原型機車橫向異常振動現象的理論模擬
18.1.3 改進Ss7E機車橫向振動性能的技術方案研究
18.1.4 改進設計後sSe提速機車的實際效果及運用情況
18.2 時速200km天梭號電力機車動力性能優化設計
18.2.1 天梭號機車動力學參數優化設計
18.2.2 天梭號機車動力性能仿真預測與評估
18.2.3 天梭號機車對線路動力作用分析評估
18.2.4 天梭號機車實車運行試驗考核結果
18.3 新一代重載貨運機車HXD2C動力學性能改進設計
18.3.1 工程背景
18.3.2 HXD2C原型機車通過小半徑曲線的運行安全性分析
18.3.3 改善HXD2C重載機車曲線通過性能的優化方案研究
18.3.4 HXD2C重載機車改進設計後的實際運用效果
參考文獻
第十九章 車輛-軌道耦合動力學在鐵路線路設計中的應用
19.1 秦沈客運專線無砟軌道建設工程應用與實踐
19.1.1 秦沈客運專線及其橋上無砟軌道結構概況
19.1.2 高速列車與橋上無砟軌道的動態相互作用模型
19.1.3 秦沈客運專線橋上無砟軌道動力特性及列車走行性能預測
19.1.4 秦沈客運專線橋上無砟軌道動力特性及列車走行性能預評估
19.1.5 秦沈客運專線橋上無砟軌道現場實際效果
19.2 京秦鐵路時速200km提速改造工程應用與實踐
19.2.1 京秦鐵路基本狀況及提速改造初步方案
19.2.2 京秦鐵路提速試驗列車及其參數
19.2.3 試驗區間軌道幾何不平順狀態
19.2.4 列車與線路動力性能評定標準
19.2.5 京秦鐵路時速200km提速改造工程路基加固動力仿真計算結果
19.2.6 對京秦鐵路時速200km提速改造工程路基加固方案的預評估與建議
19.3 福廈客貨共線高速鐵路設計應用與實踐
19.3.1 工程與研究背景
19.3.2 平面曲線關鍵參數對高、低速行車動力性能的影響分析
19.3.3 高低速客貨共線鐵路平縱面匹配設計
19.3.4 高、低速列車對客貨共線高速鐵路軌道結構動力影響研究
19.3.5 減輕貨物列車對客貨共線鐵路軌道動力作用的技術措施研究
19.3.6 工程實施與運營實踐效果
19.4 廣深港高速鐵路平縱斷面設計應用與實踐
19.4.1 工程與研究背景
19.4.2 沙仔島長隧方案與橋隧方案高速行車性能對比分析
19.4.3 海鷗島長隧方案與橋隧方案高速行車性能對比分析
19.4.4 沙仔島與海鷗島長隧方案比選
19.4.5 工程實施與運營實踐效果
參考文獻
附錄
附錄1 輪軌接觸橢圓參數表
附錄2 Kalker線性蠕滑理論之係數Cij
附錄3 常見鐵道機車車輛基本參數
附錄4 常用軌道結構基本參數
索引
前言
第十一章 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計原理和準則
11.1 機車車輛與線路動態性能匹配設計理念
11.2 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計原理
11.3 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計方法
11.3.1 基於最佳匹配設計原理的機車車輛動態設計方法
11.3.2 基於最佳匹配設計原理的線路動態設計方法
11.4 機車車輛與線路動態性能最佳匹配設計準則
11.4.1 機車車輛的低動力作用設計準則
11.4.2 軌道結構的低動力作用設計準則
參考文獻
第十二章 列車提速對線路的動力影響及其對策
12.1 我國既有鐵路列車提速概況及其意義
12.2 既有鐵路列車提速給線路帶來的動力問題
12.3 提速線路道岔處輪軌衝擊作用問題及其對策
12.4 提速線路鋼軌焊接區不平順的動力效應及其控制
12.5 提速線路路橋連接段的動力問題及其對策
12.6 提速列車車輪擦傷對線路的動力影響及其對策
12.7 200～250km/h提速線路軌道幾何不平順的安全控制研究
參考文獻
第十三章 高速鐵路車輛與軌道的動態相互作用
13.1 高速鐵路及其在中國的發展
13.1.1 世界高速鐵路及其發展
13.1.2 中國高速鐵路的發展
13.2 高速鐵路車輛與軌道垂向動態相互作用特徵
13.2.1 高速鐵路輪軌衝擊振動響應特徵
13.2.2 高速行車條件下偏心輪的動態效應
13.2.3 高速列車車輪不圓引起的輪軌動力作用及其控制
13.2.4 高速鐵路鋼軌波浪形磨耗引起的輪軌動力作用特徵
13.3 高速鐵路車輛與軌道橫向動態相互作用特徵
13.3.1 列車運行速度對輪軌橫向動態作用性能的影響
13.3.2 曲線參數對高速列車與軌道橫向動態相互作用性能的影響
13.4 高速鐵道車輛簧下質量的動力學效應及控制
13.5 高速列車與軌道過渡段的動態作用問題及技術對策
13.5.1 高速鐵路軌道過渡段常用技術方法
13.5.2 高速鐵路軌道過渡段結構設計方案
13.5.3 高速鐵路軌道過渡段長度的理論設計
13.5.4 高速鐵路軌道過渡段折角的控制標準
13.6 高速行車條件下軌道幾何不平順的敏感波長問題
13.6.1 分析方法與分析對象
13.6.2 高速鐵路軌道幾何不平順波長對行車動力性能的影響規律
13.6.3 高速鐵路軌道幾何不平順的敏感波長分析
參考文獻
第十四章 重載鐵路車輛與軌道的動態相互作用
14.1 關於我國重載鐵路運輸及貨車大型化問題
14.2 大型重載貨車對線路的動力影響
14.3 減輕大型重載貨車對線路動力作用的基本途徑
14.3.1 減輕大型重載貨車對線路動力作用的兩種途徑
14.3.2 英國低動力作用重載貨車LTF的成功經驗
14.4 我國新型重載貨車設計及其輪軌動力性能評價
14.4.1 SWJ轉向架方案及輪軌動力作用性能預測與評價
14.4.2 我國25t軸重低動力作用貨車轉向架的研製
14.4.3 我國30t軸重貨車輪軌動力作用分析
14.5 重載鐵路曲線鋼軌側磨問題及其對策
14.5.1 重載鐵路曲線段鋼軌的磨耗問題
14.5.2 基於輪軌動態相互作用的曲線段鋼軌非對稱打磨型面設計原理
14.5.3 鋼軌非對稱打磨型面設計原理的數值實現
14.5.4 工程實踐及其效果
參考文獻
第十五章 山區鐵路小半徑曲線輪軌動態相互作用
15.1 我國山區鐵路小半徑曲線軌道動力問題
15.2 山區鐵路小半徑曲線輪軌相互作用特徵
15.2.1 靜態輪軌接觸幾何特徵
15.2.2 輪軌動態相互作用特徵
15.3 山區鐵路小半徑曲線安全改造對策及實踐效果
15.3.1 強化前後輪軌動力性能的理論分析
15.3.2 強化前、後輪軌動力性能的現場試驗分析
15.3.3 工程應用實踐效果
參考文獻
第十六章 地鐵線路輪軌動態相互作用
16.1 地鐵線路的特點及其動力學問題
16.1.1 地鐵軌道結構的特點
16.1.2 地鐵線路的動力學問題
16.2 地鐵線路鋼彈簧浮置板軌道的動力特性及減振適用性分析
16.2.1 鋼彈簧浮置板軌道的自振特性
16.2.2 浮置板下鋼彈簧支點力的特性
16.2.3 鋼彈簧浮置板軌道的適用性分析
16.3 地鐵線路鋼軌焊接接頭區的輪軌動力問題及其對策
16.3.1 地鐵線路鋼軌焊接接頭不平順實測結果及分析
16.3.2 地鐵線路鋼軌焊接接頭不平順引起的輪軌動力響應特徵
16.3.3 地鐵鋼軌焊接不平順參數對輪軌動力響應的影響
16.3.4 軌道彈性對焊接區輪軌動力作用的影響
16.4 地鐵線路極小半徑曲線的行車安全分析評估
16.4.1 極小半徑曲線地鐵行車安全性分析評估
16.4.2 小半徑複曲線地鐵行車安全性研究
參考文獻
第十七章 車輛-軌道耦合動力學在行車安全研究中的應用
17.1 車輛-軌道耦合動力學在線路不平順安全限值研究中的應用
17.1.1 軌道幾何不平順安全限值的理論分析方法
17.1.2 軌道方向不平順安全限值分析
17.1.3 軌距不平順安全限值分析
17.1.4 軌道高低不平順安全限值分析
17.1.5 軌道水平不平順安全限值分析
17.1.6 軌道三角坑不平順安全限值分析
17.1.7 軌道複合不平順安全限值分析
17.2 車輛-軌道耦合動力學在列車通過道岔安全性評估中的應用
17.2.1 機車車輛側向通過12號提速道岔時運行安全性分析
17.2.2 行車速度對機車車輛側向通過道岔安全性的影響
17.2.3 評估結論
17.3 車輛-軌道耦合動力學在脫軌評判研究中的應用
17.3.1 現行脫軌評判標準及其缺陷
17.3.2 根據車輪抬升量判定車輛脫軌的原理
17.3.3 單輪對脫軌仿真研究
17.3.4 整車脫軌仿真研究
17.3.5 評判車輛脫軌的新準則
17.4 車輛-軌道耦合動力學在重載列車脫軌研究中的應用
17.4.1 車鉤縱向壓力作用下車體的受力分析及振動方程
17.4.2 車鉤大自由擺角狀態下的輪軌動態相互作用性能分析
17.4.3 車鉤自由擺角對重載機車運行安全性的影響及其安全設計
參考文獻
第十八章 車輛-軌道耦合動力學在機車車輛設計中的應用
18.1 提速客運機車SS7E動力性能改進設計
18.1.1 工程背景
18.1.2 SS7E原型機車橫向異常振動現象的理論模擬
18.1.3 改進Ss7E機車橫向振動性能的技術方案研究
18.1.4 改進設計後sSe提速機車的實際效果及運用情況
18.2 時速200km天梭號電力機車動力性能優化設計
18.2.1 天梭號機車動力學參數優化設計
18.2.2 天梭號機車動力性能仿真預測與評估
18.2.3 天梭號機車對線路動力作用分析評估
18.2.4 天梭號機車實車運行試驗考核結果
18.3 新一代重載貨運機車HXD2C動力學性能改進設計
18.3.1 工程背景
18.3.2 HXD2C原型機車通過小半徑曲線的運行安全性分析
18.3.3 改善HXD2C重載機車曲線通過性能的優化方案研究
18.3.4 HXD2C重載機車改進設計後的實際運用效果
參考文獻
第十九章 車輛-軌道耦合動力學在鐵路線路設計中的應用
19.1 秦沈客運專線無砟軌道建設工程應用與實踐
19.1.1 秦沈客運專線及其橋上無砟軌道結構概況
19.1.2 高速列車與橋上無砟軌道的動態相互作用模型
19.1.3 秦沈客運專線橋上無砟軌道動力特性及列車走行性能預測
19.1.4 秦沈客運專線橋上無砟軌道動力特性及列車走行性能預評估
19.1.5 秦沈客運專線橋上無砟軌道現場實際效果
19.2 京秦鐵路時速200km提速改造工程應用與實踐
19.2.1 京秦鐵路基本狀況及提速改造初步方案
19.2.2 京秦鐵路提速試驗列車及其參數
19.2.3 試驗區間軌道幾何不平順狀態
19.2.4 列車與線路動力性能評定標準
19.2.5 京秦鐵路時速200km提速改造工程路基加固動力仿真計算結果
19.2.6 對京秦鐵路時速200km提速改造工程路基加固方案的預評估與建議
19.3 福廈客貨共線高速鐵路設計應用與實踐
19.3.1 工程與研究背景
19.3.2 平面曲線關鍵參數對高、低速行車動力性能的影響分析
19.3.3 高低速客貨共線鐵路平縱面匹配設計
19.3.4 高、低速列車對客貨共線高速鐵路軌道結構動力影響研究
19.3.5 減輕貨物列車對客貨共線鐵路軌道動力作用的技術措施研究
19.3.6 工程實施與運營實踐效果
19.4 廣深港高速鐵路平縱斷面設計應用與實踐
19.4.1 工程與研究背景
19.4.2 沙仔島長隧方案與橋隧方案高速行車性能對比分析
19.4.3 海鷗島長隧方案與橋隧方案高速行車性能對比分析
19.4.4 沙仔島與海鷗島長隧方案比選
19.4.5 工程實施與運營實踐效果
參考文獻
附錄
附錄1 輪軌接觸橢圓參數表
附錄2 Kalker線性蠕滑理論之係數Cij
附錄3 常見鐵道機車車輛基本參數
附錄4 常用軌道結構基本參數
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